JP5115656B2 - Exhaust treatment method and apparatus for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、排気タービン式過給機や排気浄化装置が設けられた内燃機関において、排気浄化装置に導かれる排気の処理方法およびその装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for treating exhaust gas led to an exhaust gas purification device in an internal combustion engine provided with an exhaust turbine supercharger and an exhaust gas purification device.

近年、内燃機関に対する厳しい排気規制に対処するため、内燃機関の始動時に排気浄化装置を活性化させておき、暖機時においても排気を確実に浄化することが必要となっている。このため、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に排気加熱装置を組み込んだ内燃機関が特許文献１にて提案されている。この排気加熱装置は、内燃機関の暖機運転に先立って高温の燃焼ガスを排気浄化装置に供給し、その活性化を行ってから内燃機関を始動させ、その暖機を開始するようにしている。このため、排気加熱装置は、燃料を内燃機関の燃焼室とは別に独立して排気通路へと供給する燃料供給弁と、この燃料を加熱して排気通路にて着火させることにより、燃焼ガスを生成させるグロープラグなどの着火装置とを一般的に有する。   In recent years, in order to cope with strict exhaust regulations for an internal combustion engine, it is necessary to activate an exhaust purification device when the internal combustion engine is started and to reliably purify exhaust even during warm-up. For this reason, Patent Document 1 proposes an internal combustion engine in which an exhaust heating device is incorporated in an exhaust passage upstream of the exhaust purification device. This exhaust heating device supplies high-temperature combustion gas to the exhaust gas purification device prior to warm-up operation of the internal combustion engine, activates the internal combustion engine after activation thereof, and starts the warm-up. . For this reason, the exhaust heating device has a fuel supply valve that supplies fuel to the exhaust passage independently of the combustion chamber of the internal combustion engine, and heats the fuel to ignite the exhaust gas in the exhaust passage. It generally has an ignition device such as a glow plug to be generated.

特表２００３−５２２８７５号公報Special table 2003-522875 gazette

特許文献１に開示された従来の排気加熱装置は、内燃機関が停止状態にある場合にのみ機能させるものである。従って、内燃機関の冷態時においては、その始動操作を開始してから内燃機関の暖機が実際に終了するまで長時間を費やすことになり、燃料の無駄な消費が多くなってしまう。しかも、内燃機関の停止時に燃焼ガスを排気浄化装置へと送り込むための送風機などの二次空気の供給源をエンジンルームに組み込む必要があり、これを設置するための比較的大きなスペースを確保しなければならず、エンジンルームのコンパクト化が阻害される。また、内燃機関の運転中にこの排気加熱装置を作動させると、排気通路を流れる排気の流速によって火炎が失火してしまうため、内燃機関の運転中に排気浄化装置が不活性になった場合や、その活性状態を維持するために排気加熱装置を利用することができない。   The conventional exhaust heating device disclosed in Patent Document 1 functions only when the internal combustion engine is in a stopped state. Therefore, when the internal combustion engine is in a cold state, it takes a long time from the start of the start operation until the warm-up of the internal combustion engine actually ends, resulting in an increase in wasted fuel consumption. Moreover, it is necessary to incorporate a secondary air supply source such as a blower for sending combustion gas to the exhaust gas purification device when the internal combustion engine is stopped, and a relatively large space for installing this must be secured. Therefore, downsizing of the engine room is hindered. Further, if this exhaust heating device is operated during operation of the internal combustion engine, the flame will be misfired due to the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage, so that the exhaust purification device becomes inactive during operation of the internal combustion engine or The exhaust heating device cannot be used to maintain the active state.

本発明の目的は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路にここを流れる排気を加熱するための排気加熱装置が組み込まれた内燃機関において、この排気加熱装置をさらに有効利用することを可能にする排気処理方法を提供することにある。また、この方法を実現し得る排気処理装置を提供することも本発明の目的に含まれる。   An object of the present invention is to make it possible to further effectively use an exhaust gas heating device in an internal combustion engine in which an exhaust gas heating device for heating the exhaust gas flowing in the exhaust passage upstream of the exhaust gas purification device is incorporated. An exhaust treatment method is provided. It is also included in the object of the present invention to provide an exhaust treatment apparatus capable of realizing this method.

本発明の第１の形態は、排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流側の排気通路から分岐すると共に前記排気タービンと排気浄化装置との間に位置する排気通路にて合流する排気のバイパス通路を開閉するためのバイパス弁と、前記バイパス通路と前記排気通路との分岐部分よりも上流側の前記排気通路に燃料を供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁から供給された燃料を前記バイパス通路と前記排気通路との分岐部分よりも上流側の前記排気通路にて着火させるための着火手段とを具える内燃機関が搭載された車両において、前記排気浄化装置へと導かれる排気を処理するための方法であって、前記バイパス弁を開弁すると共に前記着火手段を作動させ、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給してこれを着火させる第１の排気処理モードと、前記バイパス弁を閉弁し、前記着火手段を作動させずに燃料を前記燃料供給弁から前記排気通路に供給する第２の排気処理モードと、前記着火手段によって燃料を着火させた場合にこれが失火するか否かを判定するステップと、燃料が失火しないと判断した場合に前記第１の排気処理モードを選択し、燃料が失火すると判断した場合に前記第２の排気処理モードを選択するステップとを具えたことを特徴とするものである。   According to a first aspect of the present invention, an exhaust gas that branches from an exhaust passage upstream of an exhaust turbine of an exhaust turbine supercharger and that merges in an exhaust passage located between the exhaust turbine and an exhaust purification device is provided. A bypass valve for opening and closing the bypass passage, a fuel supply valve for supplying fuel to the exhaust passage upstream of a branching portion of the bypass passage and the exhaust passage, and fuel supplied from the fuel supply valve In a vehicle equipped with an internal combustion engine having ignition means for igniting in the exhaust passage upstream of a branch portion between the bypass passage and the exhaust passage, the exhaust led to the exhaust purification device is A first method for opening the bypass valve and activating the ignition means to supply fuel from the fuel supply valve to the exhaust passage to ignite it. An air processing mode, a second exhaust processing mode in which the bypass valve is closed and fuel is supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage without operating the ignition means, and the fuel is ignited by the ignition means. The first exhaust processing mode is selected when it is determined that the fuel does not misfire, and the second exhaust processing mode is selected when it is determined that the fuel misfires. And a step of selecting.

本発明においては、燃料を着火装置にて着火して得られる高温の燃焼ガスが失火しないような車両の運転状態の場合、第１の排気処理モードが選択される。この第１の排気処理モードにおいては、高温の燃焼ガスがバイパス通路から排気浄化装置へと導かれ、その活性化を促進させる。逆に、燃料を着火装置にて着火して得られる高温の燃焼ガスが失火するような車両の運転状態の場合、第２の排気処理モードが選択される。この第２の排気処理モードにおいては、燃料供給弁から供給された燃料が排気タービンを介して内燃機関からの排気と均一に混合された状態となって排気浄化装置へと導かれる。   In the present invention, the first exhaust treatment mode is selected when the vehicle is in an operating state in which the high-temperature combustion gas obtained by igniting the fuel with the ignition device does not misfire. In the first exhaust treatment mode, high-temperature combustion gas is guided from the bypass passage to the exhaust purification device, and the activation thereof is promoted. On the contrary, the second exhaust processing mode is selected when the vehicle is in an operating state in which high-temperature combustion gas obtained by igniting the fuel with the ignition device misfires. In the second exhaust processing mode, the fuel supplied from the fuel supply valve is uniformly mixed with the exhaust from the internal combustion engine via the exhaust turbine and is led to the exhaust purification device.

本発明の第１の形態による排気処理方法において、燃料が失火するか否かを判定するステップは、排気温を検出するステップと、排気浄化装置に流入する排気の流量を検出するステップと、排気中の酸素濃度を検出するステップとを含むことができる。また、バイパス弁を閉弁すると共に着火手段を作動させず、燃料供給弁から排気通路に燃料を供給しない第３の排気処理モードと、検出された排気温が予め設定した温度を越えている場合に第３の排気処理モードを選択するステップとをさらに具えることができる。   In the exhaust treatment method according to the first aspect of the present invention, the step of determining whether or not the fuel misfires includes a step of detecting an exhaust temperature, a step of detecting a flow rate of exhaust flowing into the exhaust purification device, and an exhaust Detecting an oxygen concentration therein. A third exhaust processing mode in which the bypass valve is closed and the ignition means is not operated and fuel is not supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage, and the detected exhaust temperature exceeds a preset temperature. And a step of selecting a third exhaust treatment mode.

燃料が失火するか否かを判定するステップは、車両が減速中または内燃機関がアイドリング状態であるか否かを判定するステップを含むことができる。ここで、車両が減速中または内燃機関がアイドリング状態であると判定した場合に燃料が失火せず、車両が減速中でも内燃機関がアイドリング状態でもないと判定した場合に燃料が失火すると判定するものであってよい。また、バイパス弁を閉弁すると共に着火手段を作動させず、燃料を供給しない第３の排気処理モードと、排気温を検出するステップと、検出された排気温が予め設定した温度を越えた場合に第３の排気処理モードを選択するステップとをさらに具えることができる。   Determining whether the fuel misfires may include determining whether the vehicle is decelerating or the internal combustion engine is idling. Here, when it is determined that the vehicle is decelerating or the internal combustion engine is idling, the fuel does not misfire, and when it is determined that the vehicle is decelerating and the internal combustion engine is not idling, the fuel is misfired. It may be. In addition, when the bypass valve is closed, the ignition means is not operated, the fuel is not supplied, the third exhaust processing mode, the step of detecting the exhaust temperature, and the detected exhaust temperature exceeds the preset temperature And a step of selecting a third exhaust treatment mode.

第１の排気処理モードから第２または第３の排気処理モードに移行した場合の排気温の変化に基づいてバイパス弁の開閉動作の異常の有無を判定するステップをさらに具えることができる。また、バイパス弁の開閉動作の異常の有無を判定するステップは、第１の排気処理モードから第２または第３の排気処理モードに移行した際に排気温が低下していない場合、バイパス弁の開閉動作が異常であると判定するものであってよい。   The method may further include a step of determining whether or not the bypass valve opening / closing operation is abnormal based on a change in the exhaust temperature when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. In addition, the step of determining whether or not the bypass valve opening / closing operation is abnormal is performed when the exhaust temperature is not lowered when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. It may be determined that the opening / closing operation is abnormal.

本発明の第２の形態は、排気タービン式過給機および排気浄化装置が組み込まれ、内燃機関から前記排気浄化装置へと導かれる排気を処理するための装置であって、前記排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流側に位置する排気通路から分岐すると共にこの排気タービンと前記排気浄化装置との間に位置する排気通路にて合流して排気のバイパス通路を画成するバイパス管と、このバイパス管に取り付けられて前記バイパス通路を開閉するためのバイパス弁と、このバイパス弁の開閉動作を行うためのアクチュエーターと、前記排気通路と前記バイパス通路との分岐部分よりも上流側に位置する排気通路に向けて燃料を供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁から前記排気通路に供給された燃料を前記排気通路と前記バイパス通路との分岐部分よりも上流側にて着火させるための着火手段と、前記アクチュエーターおよび燃料供給弁および着火手段の作動をそれぞれ制御する制御手段とを具え、前記制御手段は、前記着火手段によって燃料を着火させた場合にその着火の可否を判定する着火可否判定部と、前記バイパス弁を開弁すると共に前記着火手段を作動させ、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給してこれを着火させる第１の排気処理モードか、または前記バイパス弁を閉弁し、前記着火手段を作動させずに燃料を前記燃料供給弁から前記排気通路に供給する第２の排気処理モードを前記着火可否判定部の判定結果に基づいて選択する処理モード選択部と有することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, an exhaust turbine supercharger and an exhaust gas purification device are incorporated, and the exhaust gas turbocharger and the exhaust gas purification device are configured to process exhaust gas led from an internal combustion engine to the exhaust gas purification device. A bypass pipe which branches from an exhaust passage located upstream of the exhaust turbine of the feeder and joins in an exhaust passage located between the exhaust turbine and the exhaust purification device to define an exhaust bypass passage; A bypass valve attached to the bypass pipe for opening and closing the bypass passage, an actuator for performing the opening and closing operation of the bypass valve, and an upstream side of a branch portion of the exhaust passage and the bypass passage A fuel supply valve for supplying fuel toward the exhaust passage, and the fuel supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage. Ignition means for igniting upstream of the branch portion; and control means for controlling the operation of the actuator, the fuel supply valve, and the ignition means, respectively. The control means ignites fuel by the ignition means. An ignition enable / disable determining unit that determines whether or not the ignition is possible, and opens the bypass valve and operates the ignition means to supply fuel from the fuel supply valve to the exhaust passage and ignite it. The first exhaust processing mode or the second exhaust processing mode in which the bypass valve is closed and the fuel is supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage without operating the ignition means. It has a processing mode selection part which selects based on a judgment result, It is characterized by the above-mentioned.

本発明においては、燃料を着火装置にて着火して得られる高温の燃焼ガスが失火しないような車両の運転状態の場合、第１の排気処理モードが選択されて高温の燃焼ガスがバイパス通路から排気浄化装置へと導かれ、その活性化を促進させる。逆に、燃料を着火装置にて着火して得られる高温の燃焼ガスが失火するような車両の運転状態の場合、第２の排気処理モードが選択される。この第２の排気処理モードにおいては、燃料供給弁から供給された燃料が排気タービンを介して内燃機関からの排気と均一に混合された状態となって排気浄化装置へと導かれる。   In the present invention, when the vehicle is in an operating state in which the high-temperature combustion gas obtained by igniting the fuel with the ignition device does not misfire, the first exhaust treatment mode is selected and the high-temperature combustion gas is discharged from the bypass passage. It is led to an exhaust purification device and promotes its activation. On the contrary, the second exhaust processing mode is selected when the vehicle is in an operating state in which high-temperature combustion gas obtained by igniting the fuel with the ignition device misfires. In the second exhaust processing mode, the fuel supplied from the fuel supply valve is uniformly mixed with the exhaust from the internal combustion engine via the exhaust turbine and is led to the exhaust purification device.

本発明の第２の形態による排気処理装置において、排気通路の温度を検出するための排気温センサーと、排気浄化装置に流入する排気の流量を検出するための排気流量センサーと、排気中の酸素濃度を検出するＯ２センサーとをさらに具えることができる。この場合、制御手段の着火可否判定部は、検出された排気温と排気流量と酸素濃度とに基づいて燃料の着火の可否を判定するものであってよい。また、制御手段の処理モード選択部は、排気温センサーによって検出された排気温が予め設定した温度を越えている場合にバイパス弁を閉弁すると共に着火手段を作動させず、燃料も供給しない第３の排気処理モードを選択するものであってよい。In the exhaust treatment device according to the second aspect of the present invention, an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust passage, an exhaust flow rate sensor for detecting the flow rate of exhaust flowing into the exhaust purification device, and oxygen in the exhaust An O 2 sensor that detects the concentration may be further included. In this case, the ignition possibility determination unit of the control means may determine whether or not the fuel can be ignited based on the detected exhaust gas temperature, the exhaust gas flow rate, and the oxygen concentration. Further, the processing mode selection unit of the control means closes the bypass valve when the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor exceeds a preset temperature, does not operate the ignition means, and does not supply fuel. 3 exhaust processing modes may be selected.

内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段をさらに具え、制御手段の着火可否判定部は、負荷検出手段によって検出される負荷が軽負荷以下の場合に燃料が失火せず、それ以外の場合に燃料が失火すると判定するものであってよい。また、排気通路の温度を検出するための排気温センサーをさらに具えることができる。ここで、制御手段の処理モード選択部は、排気温センサーによって検出された排気温が予め設定した温度を越えた場合にバイパス弁を閉弁すると共に着火手段を作動させず、しかも排気通路に燃料を供給しない第３の排気処理モードを選択するものであってよい。   Further comprising load detection means for detecting the load of the internal combustion engine, the ignition possibility determination unit of the control means is such that the fuel does not misfire when the load detected by the load detection means is less than or equal to the light load, and otherwise the fuel May be determined to misfire. Further, an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust passage can be further provided. Here, the processing mode selection unit of the control means closes the bypass valve and does not operate the ignition means when the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor exceeds a preset temperature, and does not operate the ignition means. The third exhaust processing mode in which the gas is not supplied may be selected.

制御手段は、第１の排気処理モードから第２または第３の排気処理モードに移行した場合の排気温の変化に基づいてバイパス弁の開閉動作の異常の有無を判定する故障判定部をさらに有することができる。この故障判定部は、第１の排気処理モードから第２または第３の排気処理モードに移行した際に排気温が低下していない場合、バイパス弁の開閉動作が異常であると判定するものであってよい。   The control means further includes a failure determination unit that determines whether there is an abnormality in the opening / closing operation of the bypass valve based on a change in the exhaust temperature when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. be able to. This failure determination unit determines that the opening / closing operation of the bypass valve is abnormal when the exhaust temperature has not decreased when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. It may be.

本発明によると、従来のものよりも冷態時の排気浄化装置の暖機運転時間を短縮させることができ、二次空気の供給源も不要となる。また、内燃機関が運転中であっても、燃料供給弁および着火手段を利用して排気浄化装置の活性状態を維持させることが可能である。   According to the present invention, it is possible to shorten the warm-up operation time of the exhaust emission control device in the cold state as compared with the conventional one, and no secondary air supply source is required. Further, even when the internal combustion engine is in operation, it is possible to maintain the active state of the exhaust emission control device using the fuel supply valve and the ignition means.

排気温と排気流量と酸素濃度とに基づき、燃料の着火が可能な場合に第１の排気処理モードを選択することにより、高温の燃焼ガスを失火させことなく効率よく排気浄化装置へと導くことができる。また、燃料の継続的な燃焼が不可能な場合に第２の排気処理モードを選択することにより、排気タービンを利用して燃料を均一に拡散させた状態で排気浄化装置へと導くことができる。   When the fuel can be ignited based on the exhaust temperature, the exhaust flow rate, and the oxygen concentration, the first exhaust treatment mode is selected to efficiently lead the high-temperature combustion gas to the exhaust purification device without misfiring. Can do. Further, by selecting the second exhaust treatment mode when the fuel cannot be continuously burned, the fuel can be uniformly diffused using the exhaust turbine and led to the exhaust purification device. .

検出された排気温が予め設定した温度を越えた場合、バイパス弁を閉弁すると共に着火手段を作動させず、燃料供給弁から排気通路に燃料を供給しない第３の排気処理モードとを選択することにより、無駄な燃料の消費を抑えることができる。   When the detected exhaust temperature exceeds a preset temperature, the bypass valve is closed, the ignition means is not operated, and the third exhaust processing mode in which fuel is not supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage is selected. As a result, wasteful fuel consumption can be suppressed.

第１の排気処理モードから第２または第３の排気処理モードに移行した場合の排気温の変化に基づいてバイパス弁の開閉動作の異常の有無を判定することができる。より具体的には、第１の排気処理モードから第２または第３の排気処理モードに移行した際に排気温が低下していない場合、バイパス弁の開閉動作が異常であると判定することができる。   Based on the change in exhaust temperature when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode, it is possible to determine whether there is an abnormality in the opening / closing operation of the bypass valve. More specifically, when the exhaust temperature does not decrease when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode, it is determined that the opening / closing operation of the bypass valve is abnormal. it can.

内燃機関の負荷が軽負荷以下の場合に燃料が失火せず、それ以外の場合に燃料が失火すると判定する場合、例えば車両が減速中または内燃機関がアイドリング状態の場合に第１の排気処理モードを選択する。これにより、高温の燃焼ガスを失火させことなく効率よく排気浄化装置へと導くことができる。また、車両が減速中でも内燃機関がアイドリング状態でもない場合に第２の排気処理モードを選択することにより、排気タービンを利用して燃料を均一に拡散させた状態で排気浄化装置へと導くことができる。   When it is determined that the fuel does not misfire when the load of the internal combustion engine is less than or equal to the light load and the fuel is misfired otherwise, for example, when the vehicle is decelerating or the internal combustion engine is idling, the first exhaust processing mode Select. As a result, the high-temperature combustion gas can be efficiently led to the exhaust purification device without misfiring. Further, by selecting the second exhaust treatment mode when the vehicle is decelerating and the internal combustion engine is not in the idling state, the exhaust turbine can be used to guide the fuel to the exhaust purification device in a state where the fuel is uniformly diffused. it can.

図１は、本発明を圧縮点火方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a compression ignition internal combustion engine. 図２は、図１に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram of the main part in the embodiment shown in FIG. 図３は、吸気量と排気温と酸素濃度と着火領域との関係を模式的に表すマップである。FIG. 3 is a map schematically showing the relationship between the intake air amount, the exhaust gas temperature, the oxygen concentration, and the ignition region. 図４は、図１に示した実施形態の制御手順を表すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a control procedure of the embodiment shown in FIG. 図５は、本発明の他の実施形態の制御手順を表すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure according to another embodiment of the present invention.

本発明を圧縮点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。   Embodiments in which the present invention is applied to a compression ignition internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the configuration can be freely changed according to required characteristics. For example, the present invention is also effective for a spark ignition type internal combustion engine in which gasoline, alcohol, LNG (liquefied natural gas) or the like is used as fuel and is ignited by a spark plug.

本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図１に示し、その制御ブロックを図２に示すが、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器などを便宜的に省略していることに注意されたい。   The main part of the engine system in the present embodiment is schematically shown in FIG. 1 and its control block is shown in FIG. 2. FIG. 1 shows a valve mechanism and a silencer for intake and exhaust of the engine 10 for convenience. Note that this is omitted.

エンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１０ａ内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の内燃機関である。   The engine 10 is a compression ignition type internal combustion engine that spontaneously ignites by directly injecting light oil as fuel into the combustion chamber 10a in a compressed state from the fuel injection valve 11.

燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル１２の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１３により制御される。アクセルペダル１２の踏み込み量は、アクセル開度センサー１４により検出され、その検出情報がＥＣＵ１３に出力される。The amount and injection timing of fuel from the fuel injection valve 11 is supplied to the combustion chamber 10a, due ECU (E lectronic C ontrol U nit ) 13 based on operating conditions of the vehicle including the depression amount of the accelerator pedal 12 by the driver Be controlled. The amount of depression of the accelerator pedal 12 is detected by the accelerator opening sensor 14, and the detection information is output to the ECU 13.

ＥＣＵ１３は、このアクセル開度センサー１４や後述する各種センサーなどからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１３ａと、燃料噴射量設定部１３ｂと、燃料噴射弁駆動部１３ｃとを有する。燃料噴射量設定部１３ｂは、運転状態判定部１３ａでの判定結果に基づいて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部１３ｃは、燃料噴射量設定部１３ｂにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁１１から噴射されるように、燃料噴射弁１１の作動を制御する。   The ECU 13 is based on information from the accelerator opening sensor 14 and various sensors to be described later, an operation state determination unit 13a that determines the operation state of the vehicle, a fuel injection amount setting unit 13b, and a fuel injection valve drive unit 13c. Have The fuel injection amount setting unit 13b sets the fuel injection amount and the injection timing from the fuel injection valve 11 based on the determination result in the operation state determination unit 13a. The fuel injection valve drive unit 13c controls the operation of the fuel injection valve 11 so that the amount of fuel set by the fuel injection amount setting unit 13b is injected from the fuel injection valve 11 at the set time.

燃焼室１０ａにそれぞれ臨む吸気ポート１５ａおよび排気ポート１５ｂが形成されたシリンダーヘッド１５には、吸気ポート１５ａを開閉する吸気弁１６ａおよび排気ポート１５ｂを開閉する排気弁１６ｂを含む図示しない動弁機構が組み込まれている。先の燃料噴射弁１１もこのシリンダーヘッド１５に組み込まれている。   The cylinder head 15 formed with the intake port 15a and the exhaust port 15b respectively facing the combustion chamber 10a has a valve operating mechanism (not shown) including an intake valve 16a for opening and closing the intake port 15a and an exhaust valve 16b for opening and closing the exhaust port 15b. It has been incorporated. The previous fuel injection valve 11 is also incorporated in the cylinder head 15.

吸気ポート１５ａに連通するようにシリンダーヘッド１５に連結されて吸気ポート１５ａと共に吸気通路１７ａを画成する吸気管１７には、スロットルアクチュエーター１８を介して吸気通路１７ａの開度を調整するためのスロットル弁１９が組み込まれている。ＥＣＵ１３は、スロットル開度設定部１３ｄと、スロットル弁駆動部１３ｅとをさらに有する。スロットル開度設定部１３ｄは、先の運転状態判定部１３ａでの判定結果に基づいてスロットル弁１９の開度を設定する。スロットル弁駆動部１３ｅは、スロットル弁１９がスロットル開度設定部１３ｄにて設定された開度となるように、スロットルアクチュエーター１８の作動を制御する。   A throttle for adjusting the opening of the intake passage 17a via a throttle actuator 18 is connected to the cylinder head 15 so as to communicate with the intake port 15a and defines the intake passage 17a together with the intake port 15a. A valve 19 is incorporated. The ECU 13 further includes a throttle opening setting unit 13d and a throttle valve driving unit 13e. The throttle opening setting unit 13d sets the opening of the throttle valve 19 based on the determination result in the previous operation state determination unit 13a. The throttle valve drive unit 13e controls the operation of the throttle actuator 18 so that the throttle valve 19 has the opening set by the throttle opening setting unit 13d.

ピストン２０ａが往復動するシリンダーブロック２０には、連接棒２０ｂを介してピストン２０ａが連結されるクランク軸２０ｃの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１３に出力するクランク角センサー２１が取り付けられている。ＥＣＵ１３の運転状態判定部１３ａは、このクランク角センサー２１からの情報に基づき、クランク軸２０ｃの回転位相やエンジン回転数の他に車両の走行速度などを実時間で把握する。   A crank angle sensor 21 that detects the rotational phase of the crankshaft 20c to which the piston 20a is connected via the connecting rod 20b, that is, the crank angle, and outputs the detected crank angle to the ECU 13 is attached to the cylinder block 20 in which the piston 20a reciprocates. It has been. Based on the information from the crank angle sensor 21, the driving state determination unit 13a of the ECU 13 grasps the traveling speed of the vehicle in addition to the rotational phase of the crankshaft 20c and the engine speed in real time.

エンジン１０には、排気通路２２ａ内を流れる排気の一部を吸気通路１７ａに導くＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気還流）装置２３と、排気タービン式過給機２４と、排気浄化装置２５と、排気処理装置２６とが組み込まれている。The engine 10, the exhaust passage 22a in a part of the EGR leading to the intake passage 17a of the exhaust gas flowing: a (E xhaust G as R ecirculation exhaust gas recirculation) device 23, an exhaust turbocharger 24, the exhaust gas purification device 25 And an exhaust treatment device 26 are incorporated.

排気中の窒素酸化物の低減や燃費の向上を企図したＥＧＲ装置２３は、ＥＧＲ通路２７ａを画成するＥＧＲ管２７と、このＥＧＲ管２７に設けられてＥＧＲ通路２７ａを流れる排気の流量を制御するＥＧＲ弁２８とを具えている。ＥＧＲ管２７は、排気ポート１５ｂと共に排気通路２２ａを画成する排気管２２に一端が連通すると共に他端が上述したスロットル弁１９とこのスロットル弁１９よりも下流側に配されたサージタンク１７ｂとの間の吸気通路１７ａに連通している。   The EGR device 23 intended to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas and improve fuel efficiency controls the EGR pipe 27 that defines the EGR passage 27a and the flow rate of the exhaust gas that is provided in the EGR pipe 27 and flows through the EGR passage 27a. And an EGR valve 28. The EGR pipe 27 has one end communicating with the exhaust pipe 22 defining the exhaust passage 22a together with the exhaust port 15b, and the other end with the throttle valve 19 and the surge tank 17b disposed on the downstream side of the throttle valve 19 described above. Communicated with the intake passage 17a.

本実施形態では、エンジン１０を搭載した車両が予め設定されたＥＧＲ運転領域にあることをＥＣＵ１３の運転状態判定部１３ａが判定した場合、この時の車両の運転状態に応じてＥＧＲ弁２８の開度がＥＣＵ１３のＥＧＲ量設定部１３ｆにて設定される。ＥＣＵ１３のＥＧＲ弁駆動部１３ｇは、ＥＧＲ弁２８をＥＧＲ量設定部１３ｆにて設定された開度に制御し、それ以外の場合は基本的にＥＧＲ通路２７ａを塞ぐように閉じた状態にＥＧＲ弁２８を駆動する。   In this embodiment, when the driving state determination unit 13a of the ECU 13 determines that the vehicle on which the engine 10 is mounted is in a preset EGR driving region, the EGR valve 28 is opened according to the driving state of the vehicle at this time. The degree is set by the EGR amount setting unit 13f of the ECU 13. The EGR valve drive unit 13g of the ECU 13 controls the EGR valve 28 to the opening set by the EGR amount setting unit 13f, and otherwise the EGR valve is basically closed so as to close the EGR passage 27a. 28 is driven.

排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２４は、排気通路２２ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１０ａへの過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。この過給機２４は、コンプレッサー２４ａとこのコンプレッサー２４ａと一体に回転する排気タービン２４ｂとで主要部が構成されている。コンプレッサー２４ａは、スロットル弁１９よりも上流側に位置する吸気管１７の途中に組み込まれている。排気タービン２４ｂは、排気ポート１５ｂに連通するようにシリンダーヘッド１５に連結された排気管２２の途中に組み込まれている。なお、高温の排気にさらされる排気タービン２４ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー２４ａを介して加熱される吸気温を低下させるため、コンプレッサー２４ａとスロットル弁１９との間の吸気通路１７ａの途中には、インタークーラー２４ｃが組み込まれている。また、上述したＥＧＲ管２７の一端は、排気タービン２４ｂよりも上流の排気管２２に接続している。   An exhaust turbine supercharger (hereinafter simply referred to as a supercharger) 24 uses the kinetic energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 22a to supercharge the combustion chamber 10a to increase intake charging efficiency. belongs to. The supercharger 24 is mainly composed of a compressor 24a and an exhaust turbine 24b that rotates integrally with the compressor 24a. The compressor 24 a is incorporated in the intake pipe 17 located on the upstream side of the throttle valve 19. The exhaust turbine 24b is incorporated in the middle of the exhaust pipe 22 connected to the cylinder head 15 so as to communicate with the exhaust port 15b. In addition, in order to lower the intake air temperature heated through the compressor 24a by heat transfer from the exhaust turbine 24b exposed to high temperature exhaust, in the middle of the intake passage 17a between the compressor 24a and the throttle valve 19, An intercooler 24c is incorporated. One end of the EGR pipe 27 described above is connected to the exhaust pipe 22 upstream of the exhaust turbine 24b.

燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置２５は、過給機２４の排気タービン２４ｂよりも下流側の排気通路２２ａを画成する排気管２２に組み込まれている。本実施形態における排気浄化装置２５は、排気通路２２ａの上流側から順に酸化触媒コンバーター２５ａと、ＤＰＦ２５ｂと含むが、さらにＮＯｘ触媒などの他の触媒コンバーターを追加することも可能である。酸化触媒コンバーター２５ａは排気中の未燃成分を酸化分解させるためのものであり、ＤＰＦ２５ｂは排気中に含まれる粒子状物質を捕集してこれを無害化させるためのものである。   An exhaust purification device 25 for detoxifying harmful substances generated by combustion of air-fuel mixture in the combustion chamber 10a is an exhaust pipe 22 that defines an exhaust passage 22a on the downstream side of the exhaust turbine 24b of the supercharger 24. Built in. The exhaust purification device 25 in this embodiment includes an oxidation catalytic converter 25a and a DPF 25b in order from the upstream side of the exhaust passage 22a, but it is also possible to add another catalytic converter such as a NOx catalyst. The oxidation catalyst converter 25a is for oxidizing and decomposing unburned components in the exhaust gas, and the DPF 25b is for collecting particulate matter contained in the exhaust gas and detoxifying it.

排気処理装置２６は、エンジン１０から排気浄化装置２５に導かれる排気を処理し、排気浄化装置２５の迅速な活性化および活性状態の保持を行うためのものであるが、先のＤＰＦ２５ｂの再生処理にも利用可能である。本実施形態における排気処理装置２６は、燃料供給弁２９と、グロープラグ３０と、バイパス管３１と、バイパス弁３２と、バイパス弁アクチュエーター３３とを具えている。さらに、この排気処理装置２６を円滑に制御するため、先のＥＣＵ１３と、エアーフローメーター３４と、第１および第２の排気温センサー３５，３６と、Ｏ２センサー３７とが用いられる。The exhaust treatment device 26 is for treating the exhaust led from the engine 10 to the exhaust purification device 25, and for quickly activating and maintaining the active state of the exhaust purification device 25. The regeneration processing of the previous DPF 25b Also available. The exhaust treatment device 26 in this embodiment includes a fuel supply valve 29, a glow plug 30, a bypass pipe 31, a bypass valve 32, and a bypass valve actuator 33. Further, in order to smoothly control the exhaust treatment device 26, the ECU 13, the air flow meter 34, the first and second exhaust temperature sensors 35 and 36, and the O 2 sensor 37 are used.

本発明の排気流量センサーとしてのエアーフローメーター３４は、過給機２４のコンプレッサー２４ａよりも上流側に位置する吸気管１７の部分に取り付けられ、吸気通路１７ａを流れる吸気の流量を検出してこれをＥＣＵ１３に出力する。このエアーフローメーター３４に代えて同じ構成の排気流量センサーをバイパス管３１との合流部よりも下流側かつ排気浄化装置２５よりも上流側に位置する排気管２２の部分に取り付けるようにしてもよい。第１の排気温センサー３５は、ＥＧＲ管２７の一端との接続部分よりも下流側かつ燃料供給弁２９の取り付け位置よりも上流側に位置する排気通路２２ａ内の温度Ｔ１ｎを検出してこれをＥＣＵ１３に出力する。第２の排気温センサー３６は、バイパス管３１との合流部よりも下流かつ排気浄化装置２５よりも上流に位置する排気管２２の部分に取り付けられている。従って、この第２の排気温センサー３６は、排気浄化装置２５に流入する直前の排気通路２２ａを流れる排気温Ｔ２ｎを検出し、その検出情報をＥＣＵ１３に出力する。この第１の排気温センサー３５に代えて排気浄化装置２５の酸化触媒コンバーター２５ａとＤＰＦ２５ｂとの間に触媒温度センサーを組み込むようにしてもよい。Ｏ２センサー３７は、排気浄化装置２５よりも下流側に位置する排気管２２の途中に取り付けられ、この排気通路２２ａ内の酸素濃度Ｄｎを検出してこれをＥＣＵ１３に出力する。なお、このＯ２センサー３７に代えて空燃比センサーを用いることも可能である。The air flow meter 34 as an exhaust flow sensor of the present invention is attached to a portion of the intake pipe 17 located upstream of the compressor 24a of the supercharger 24, and detects the flow rate of intake air flowing through the intake passage 17a. Is output to the ECU 13. Instead of the air flow meter 34, an exhaust flow sensor having the same configuration may be attached to a portion of the exhaust pipe 22 located downstream of the junction with the bypass pipe 31 and upstream of the exhaust purification device 25. . The first exhaust temperature sensor 35 detects the temperature T 1n in the exhaust passage 22a located downstream of the connection portion with one end of the EGR pipe 27 and upstream of the attachment position of the fuel supply valve 29. Is output to the ECU 13. The second exhaust temperature sensor 36 is attached to a portion of the exhaust pipe 22 that is located downstream of the junction with the bypass pipe 31 and upstream of the exhaust purification device 25. Accordingly, the second exhaust temperature sensor 36 detects the exhaust temperature T 2n flowing through the exhaust passage 22a immediately before flowing into the exhaust purification device 25, and outputs the detected information to the ECU 13. Instead of the first exhaust temperature sensor 35, a catalyst temperature sensor may be incorporated between the oxidation catalytic converter 25a and the DPF 25b of the exhaust purification device 25. The O 2 sensor 37 is attached in the middle of the exhaust pipe 22 located on the downstream side of the exhaust purification device 25, detects the oxygen concentration D n in the exhaust passage 22a, and outputs this to the ECU 13. An air-fuel ratio sensor can be used in place of the O 2 sensor 37.

排気浄化装置２５の活性化またはその活性状態を維持するための燃料を供給する燃料供給弁２９は、ＥＧＲ管２７の一端との接続部分よりも下流かつバイパス管３１との分岐部よりも上流の排気通路２２ａに臨むように排気管２２に取り付けられている。この燃料供給弁２９は、排気浄化装置２５の暖機またはＤＰＦ２５ｂの再生処理が必要になった場合、排気通路２２ａとバイパス管３１によって画成されるバイパス通路３１ａとの分岐部分よりも上流側に位置する排気通路２２ａに向けて燃料を供給する。より具体的には、後述する第２排気温センサー３６によって検出される温度が予め設定した温度（以下、これを触媒活性温度と記述する）ＴＬ以下の場合、燃料供給弁２９から所定量の燃料が供給される。このため、ＥＣＵ１３は燃料供給弁２９の作動を制御する燃料供給弁駆動部１３ｈを有する。A fuel supply valve 29 that supplies fuel for activating or maintaining the activated state of the exhaust purification device 25 is downstream of a connection portion with one end of the EGR pipe 27 and upstream of a branch portion with the bypass pipe 31. The exhaust pipe 22 is attached so as to face the exhaust passage 22a. This fuel supply valve 29 is located upstream of the branch portion between the exhaust passage 22a and the bypass passage 31a defined by the bypass pipe 31 when the exhaust purification device 25 needs to be warmed up or the DPF 25b needs to be regenerated. Fuel is supplied toward the located exhaust passage 22a. More specifically, when a temperature detected by a second exhaust temperature sensor 36, which will be described later, is equal to or lower than a preset temperature (hereinafter referred to as the catalyst activation temperature) TL , a predetermined amount is supplied from the fuel supply valve 29. Fuel is supplied. For this reason, the ECU 13 has a fuel supply valve drive unit 13 h that controls the operation of the fuel supply valve 29.

本発明の着火手段としてのグロープラグ３０は、ＥＣＵ１３によりオン／オフを制御される図示しないスイッチを介して図示しない車載電源に接続し、この燃料供給弁２９から供給された燃料の少なくとも一部を着火させることができるようになっている。このグロープラグ３０は、ＥＣＵ１３のグロープラグ駆動部１３ｉによってその作動のオン／オフが切り替えられる。   The glow plug 30 as the ignition means of the present invention is connected to an in-vehicle power source (not shown) via a switch (not shown) controlled to be turned on / off by the ECU 13, and at least a part of the fuel supplied from the fuel supply valve 29 is supplied. It can be ignited. The operation of the glow plug 30 is switched on / off by a glow plug drive unit 13 i of the ECU 13.

ＥＣＵ１３は、燃料供給弁２９から排気通路２２ａに供給された燃料をグロープラグ３０によって着火した場合、これを継続的に燃焼させ続けることができるか否かを判定する着火可否判定部１３ｊを有する。本実施形態における着火可否判定部１３ｊには図３に示すようなマップが記憶されている。この着火可否判定部１３ｊは、エンジン１０の運転状態が燃料の着火可能領域にあるか、または着火不可領域にあるかを判定してこれをＥＣＵ１３の処理モード選択部１３ｋに出力する。この判定は、先のエアーフローメーター３４と、第２の排気温センサー３６と、Ｏ２センサー３７とからの検出信号に基づいて行われる。図３には、Ｏ２濃度が１５％の場合における着火可能領域と着火不可領域との境界が吸気量と第１排気温とに関係付けて実線で示されている。破線は、Ｏ２濃度が２０％の場合における着火可能領域と着火不可領域との境界である。つまり、着火可否判定部１３ｊはＯ２濃度に応じて吸気量と第１排気温とを関係付けた複数のマップを記憶している。When the fuel supplied from the fuel supply valve 29 to the exhaust passage 22a is ignited by the glow plug 30, the ECU 13 includes an ignition availability determination unit 13j that determines whether or not the fuel can be continuously burned. A map as shown in FIG. 3 is stored in the ignition possibility determination unit 13j in the present embodiment. This ignition feasibility determination unit 13j determines whether the operating state of the engine 10 is in a fuel ignitable region or a non-ignitionable region, and outputs this to the processing mode selection unit 13k of the ECU 13. This determination is made based on detection signals from the previous air flow meter 34, the second exhaust temperature sensor 36, and the O 2 sensor 37. In FIG. 3, the boundary between the ignitable region and the non-ignitable region when the O 2 concentration is 15% is shown by a solid line in relation to the intake air amount and the first exhaust temperature. A broken line is a boundary between the ignitable region and the non-ignitable region when the O 2 concentration is 20%. That is, the ignition possibility determination unit 13j stores a plurality of maps that relate the intake air amount and the first exhaust temperature according to the O 2 concentration.

バイパス管３１は、過給機２４の排気タービン２４ｂを迂回した状態で排気通路２２ａへと続くバイパス通路３１ａを画成し、下流端側が過給機２４の排気タービン２４ｂよりも下流側の排気通路２２ａに連通するように配される。バイパス管３１の上流端は、排気管２２とＥＧＲ管２７の一端との接続部分よりも下流かつ排気タービン２４ｂよりも上流に位置するように、排気管２２から分岐している。これに対し、バイパス管３１の下流端側は、過給機２４の排気タービン２４ｂを通って排気浄化装置２５へと続く排気通路２２ａを画成する排気管２２の部分に合流している。   The bypass pipe 31 defines a bypass passage 31 a that continues to the exhaust passage 22 a while bypassing the exhaust turbine 24 b of the supercharger 24, and the downstream end side of the bypass pipe 31 is downstream of the exhaust turbine 24 b of the supercharger 24. It is arranged so as to communicate with 22a. The upstream end of the bypass pipe 31 branches from the exhaust pipe 22 so as to be located downstream of the connection portion between the exhaust pipe 22 and one end of the EGR pipe 27 and upstream of the exhaust turbine 24b. On the other hand, the downstream end side of the bypass pipe 31 joins the portion of the exhaust pipe 22 that defines the exhaust passage 22a that passes through the exhaust turbine 24b of the supercharger 24 to the exhaust purification device 25.

バイパス弁アクチュエーター３３によって駆動されるバイパス弁３２は、バイパス通路３１ａを開閉するようにバイパス管３１に取り付けられている。このバイパス弁３２は、その開弁状態においてグロープラグ３０によって着火した燃焼ガスをバイパス通路３１ａから排気タービン２４ｂを介さずに排気浄化装置２５へと導くことができるようになっている。ＥＣＵ１３は、バイパス弁アクチュエーター３３の作動を制御するためのバイパス弁駆動部１３ｌを有する。   The bypass valve 32 driven by the bypass valve actuator 33 is attached to the bypass pipe 31 so as to open and close the bypass passage 31a. The bypass valve 32 can guide the combustion gas ignited by the glow plug 30 in the opened state from the bypass passage 31a to the exhaust purification device 25 without passing through the exhaust turbine 24b. The ECU 13 has a bypass valve drive unit 13l for controlling the operation of the bypass valve actuator 33.

上述した燃料供給弁駆動部１３ｈ，グロープラグ駆動部１３ｉ，バイパス弁駆動部１３ｌは、ＥＣＵ１３の処理モード選択部１３ｋによって選択された処理モードに従い、燃料供給弁２９，グロープラグ３０，バイパス弁３２を駆動する。   The fuel supply valve drive unit 13h, the glow plug drive unit 13i, and the bypass valve drive unit 13l described above connect the fuel supply valve 29, the glow plug 30, and the bypass valve 32 according to the processing mode selected by the processing mode selection unit 13k of the ECU 13. To drive.

処理モード選択部１３ｋは、ＥＣＵ１３の着火可否判定部１３ｊでの判定結果に基づき、第１〜第３の排気処理モードを選択する。第１の排気処理モードにおいては、燃料供給弁２９から燃料が排気通路２２ａに供給されると共にグロープラグ３０がオンとなり、バイパス弁３２が開弁状態に保持される。この第１の排気処理モードは、燃料を着火した場合にこれが失火することなく排気浄化装置２５側へと導くことがでるような車両の運転状態の場合に選択される。第２の排気処理モードにおいては、燃料供給弁２９から燃料が排気通路２２ａに供給されると共にグロープラグ３０がオフとなり、バイパス弁３２が閉弁状態に保持される。この第２の排気処理モードは、ＤＰＦ２５ｂの再生処理中であって、燃料を着火させた場合に失火するような車両の運転状態の場合に選択される。第３の排気処理モードにおいては、燃料供給弁２９から燃料が排気通路２２ａに供給されず、グロープラグ３０がオフとなり、バイパス弁３２が閉弁状態に保持される。この第３の排気処理モードは、排気浄化装置２５の暖機やＤＰＦ２５ｂの再生処理を必要としない車両の運転状態の場合に選択される。   The processing mode selection unit 13k selects the first to third exhaust processing modes based on the determination result in the ignition possibility determination unit 13j of the ECU 13. In the first exhaust processing mode, fuel is supplied from the fuel supply valve 29 to the exhaust passage 22a, the glow plug 30 is turned on, and the bypass valve 32 is held open. The first exhaust treatment mode is selected when the vehicle is in an operating state in which when fuel is ignited, it can be led to the exhaust purification device 25 without misfire. In the second exhaust processing mode, fuel is supplied from the fuel supply valve 29 to the exhaust passage 22a, the glow plug 30 is turned off, and the bypass valve 32 is kept closed. The second exhaust processing mode is selected when the DPF 25b is being regenerated and the vehicle is in an operating state in which a misfire occurs when the fuel is ignited. In the third exhaust processing mode, fuel is not supplied from the fuel supply valve 29 to the exhaust passage 22a, the glow plug 30 is turned off, and the bypass valve 32 is kept closed. This third exhaust processing mode is selected when the vehicle is in an operating state that does not require warming up of the exhaust purification device 25 or regeneration processing of the DPF 25b.

ＥＣＵ１３は、バイパス弁３２の開閉動作の異常の有無を検出するための故障判定部１３ｍと、表示器駆動部１３ｎとを有する。故障判定部１３ｍは、第１の排気処理モードを実行中に第２または第３の排気処理モードへと移行した場合、第２の排気温センサー３６からの排気温の情報に基づき、検出される排気温Ｔ２ｎの変化が低下傾向を示していない場合、バイパス弁３２の開閉動作に異常があると判定する。第１の排気処理モードにおいては、高温の燃焼ガスが排気浄化装置２５に流入する状態である。この状態から第２または第３の排気処理モードに移行した場合、グロープラグ３０による燃料の着火が実行されなくなるので、排気浄化装置２５に流入する排気温Ｔ２ｎが実質的に低下するという論理を根拠としている。表示器駆動部１３ｎは、故障判定部１３ｍの判定結果に基づき、バイパス弁３２の開弁動作に異常があることを運転者に知らせるためのものであり、そのための警告表示器３８が図示しない車室内に設けられている。この警告表示器３８は、聴覚や視覚などを利用して車両の運転者に対する注意を喚起し得るものであればよい。ECU13 has the failure determination part 13m for detecting the presence or absence of abnormality of the opening / closing operation | movement of the bypass valve 32, and the indicator drive part 13n. The failure determination unit 13m is detected based on the information on the exhaust temperature from the second exhaust temperature sensor 36 when the first or the third exhaust processing mode is shifted to the second exhaust processing mode during execution of the first exhaust processing mode. When the change in the exhaust gas temperature T 2n does not show a decreasing tendency, it is determined that the opening / closing operation of the bypass valve 32 is abnormal. In the first exhaust treatment mode, the high-temperature combustion gas flows into the exhaust purification device 25. When shifting from this state to the second or third exhaust processing mode, the ignition of fuel by the glow plug 30 is not executed, and therefore, the logic that the exhaust temperature T 2n flowing into the exhaust purification device 25 is substantially reduced. It is based. The indicator drive unit 13n is for informing the driver that there is an abnormality in the opening operation of the bypass valve 32 based on the determination result of the failure determination unit 13m, and a warning indicator 38 for the vehicle is not shown. It is provided indoors. The warning indicator 38 may be any device that can alert the driver of the vehicle using hearing or vision.

ＥＣＵ１３は、周知のワンチップマイクロプロセッサであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリおよび入出力インターフェースなどを含む。このＥＣＵ１３は、円滑なエンジン１０の運転がなされるように、上述したセンサー１４，２１，３５〜３７およびエアーフローメーター３４などからの検出信号に基づいて所定の演算処理を行う。そして、予め設定されたプログラムに従って燃料噴射弁１１，スロットル弁１９，ＥＧＲ弁２８，グロープラグ３０，燃料供給弁２９，バイパス弁３２などの作動を制御する。   The ECU 13 is a well-known one-chip microprocessor, and includes a CPU, ROM, RAM, nonvolatile memory, an input / output interface, and the like interconnected by a data bus (not shown). The ECU 13 performs a predetermined calculation process based on the detection signals from the sensors 14, 21, 35 to 37, the air flow meter 34, and the like so that the engine 10 can be smoothly operated. The operation of the fuel injection valve 11, the throttle valve 19, the EGR valve 28, the glow plug 30, the fuel supply valve 29, the bypass valve 32, and the like is controlled according to a preset program.

吸気通路１７ａから燃焼室１０ａ内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、通常はピストン２０ａの圧縮上死点直前にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気が排気浄化装置２５を通って排気管２２から大気中に排出される。この場合、排気中の未燃成分が酸化触媒コンバーター２５ａによって酸化分解され、粒子状物質がＤＰＦ２５ｂに捕捉され清浄化された状態となって大気中に排出されることとなる。   The intake air supplied from the intake passage 17a into the combustion chamber 10a forms an air-fuel mixture with the fuel injected from the fuel injection valve 11 into the combustion chamber 10a. Then, normally, it spontaneously ignites and burns immediately before the compression top dead center of the piston 20a, and the exhaust gas generated thereby is exhausted from the exhaust pipe 22 into the atmosphere through the exhaust purification device 25. In this case, the unburned components in the exhaust are oxidatively decomposed by the oxidation catalytic converter 25a, and the particulate matter is trapped in the DPF 25b and cleaned to be discharged into the atmosphere.

なお、ＤＰＦ２５ｂによって粒子状物質が捕捉され続けると、ＤＰＦ２５ｂが次第に目詰まりを起こすため、これを燃焼させてＤＰＦ２５ｂの目詰まりを解消させる必要がある。このためのＤＰＦ２５ｂの再生処理は、燃料噴射弁１１から噴射された累積燃料噴射量や、エンジン１０の累積運転時間や、ＤＰＦ２５ｂの上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧などの情報に基づき、ＥＣＵ１３のＤＰＦ再生処理部１３ｏにて行われる。ＤＰＦ再生処理部１３ｏは、ＤＰＦ２５ｂを再生するための燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量に加え、本実施形態では燃料供給弁２９からも燃料を排気通路２２ａ内に供給するようにしている。つまり、燃料供給弁２９から排気通路２２ａ内への燃料の供給動作は、基本的に排気浄化装置２５が不活性状態の場合に行われる。しかしながら、排気浄化装置２５のＤＰＦ２５ｂの再生処理を迅速に行うため、燃料を燃料供給弁２９からも排気通路２２ａ内に供給できるようにしている。   Note that if particulate matter continues to be captured by the DPF 25b, the DPF 25b gradually becomes clogged. Therefore, it is necessary to burn the DPF 25b to eliminate clogging of the DPF 25b. The regeneration process of the DPF 25b for this purpose includes the cumulative fuel injection amount injected from the fuel injection valve 11, the cumulative operation time of the engine 10, the differential pressure between the exhaust pressure upstream and the exhaust pressure downstream of the DPF 25b, etc. Based on the information, the DPF regeneration processing unit 13o of the ECU 13 performs the processing. In this embodiment, the DPF regeneration processing unit 13o supplies fuel into the exhaust passage 22a from the fuel supply valve 29 in addition to the fuel injection amount from the fuel injection valve 11 for regenerating the DPF 25b. That is, the fuel supply operation from the fuel supply valve 29 into the exhaust passage 22a is basically performed when the exhaust purification device 25 is in an inactive state. However, in order to quickly perform the regeneration process of the DPF 25b of the exhaust purification device 25, fuel can be supplied also from the fuel supply valve 29 into the exhaust passage 22a.

この結果、排気浄化装置２５の活性化および活性状態の維持に加え、ＤＰＦ２５ｂの再生処理をも迅速に行うことができる。特にこの排気処理装置２６は、エンジン１０の冷態始動直後のいわゆるコールドエミッションの状態を改善するのに極めて有利である。また、燃料の着火位置が燃料供給弁２９から遠く離れているため、燃料と排気との均一な混合が可能となり、燃料の不完全燃焼を従来の排気加熱装置よりも大幅に少なくすることができる。   As a result, in addition to activating and maintaining the activated state of the exhaust purification device 25, the regeneration process of the DPF 25b can be quickly performed. In particular, the exhaust treatment device 26 is extremely advantageous for improving a so-called cold emission state immediately after the engine 10 is cold-started. Further, since the fuel ignition position is far away from the fuel supply valve 29, the fuel and the exhaust gas can be uniformly mixed, and the incomplete combustion of the fuel can be greatly reduced as compared with the conventional exhaust heating device. .

このような本実施形態における排気処理装置２６の作動手順を図４のフローチャートを用いて説明すると、まずＳ１１のステップにて第２の排気温センサー３６によって検出される排気温Ｔ２ｎが触媒活性温度ＴＬ以下であるか否かが判定される。ここで、排気温Ｔ２ｎが触媒活性温度ＴＬ以下である、すなわち排気浄化装置２５を加熱してこれを活性化させるか、あるいはその活性状態を維持する必要があると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行する。このＳ１２のステップでは、第１の排気温Ｔ１ｎと、吸気流量Ｑｎと、排気中の酸素濃度Ｄｎとが第１の排気温センサー３５，エアーフローメーター３４，Ｏ２センサー３７によってそれぞれ検出される。そして、この検出情報に基づき、Ｓ１３のステップにて現在のエンジン１０の運転状態が燃料の着火可能領域にあるか否かを着火可否判定部１３ｊにて判定する。ここで、現在の車両の運転状態が着火可能領域にある、すなわち排気通路２２ａに供給された燃料をグロープラグ３０にて着火させて継続的に高温の燃焼ガスを発生させ得る雰囲気であると判断した場合には、Ｓ１４のステップに移行する。このＳ１４のステップでは、バイパス弁３２を開弁状態にすると共にグロープラグ３０を通電状態のオンに切り替え、燃料噴射弁１１から燃料を排気通路２２ａに供給する第１の排気処理モードが実行される。これにより、燃料が着火して高温となった燃焼ガスはバイパス通路３１ａから排気浄化装置２５へと導かれる。つまり、高温の燃焼ガスは流抵抗となる排気タービン２４ｂを迂回するので、排気タービン２４ｂによって熱を奪われることなく、排気浄化装置２５の加熱が効率よく行われる。The operation procedure of the exhaust treatment device 26 in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 4. First, the exhaust temperature T 2n detected by the second exhaust temperature sensor 36 in step S11 is the catalyst activation temperature. It is determined whether or not TL or less. Here, when it is determined that the exhaust temperature T 2n is equal to or lower than the catalyst activation temperature TL , that is, it is necessary to heat the exhaust purification device 25 to activate it or to maintain its activated state, The process proceeds to step S12. In step S12, the first exhaust temperature T 1n , the intake flow rate Q n and the oxygen concentration D n in the exhaust are detected by the first exhaust temperature sensor 35, the air flow meter 34, and the O 2 sensor 37, respectively. Is done. Based on this detection information, the ignition possibility determination unit 13j determines whether or not the current operating state of the engine 10 is in the fuel ignition possible region in step S13. Here, it is determined that the current driving state of the vehicle is in an ignitable region, that is, an atmosphere in which the fuel supplied to the exhaust passage 22a can be ignited by the glow plug 30 to continuously generate high-temperature combustion gas. If so, the process proceeds to step S14. In step S14, the bypass valve 32 is opened, the glow plug 30 is switched on, and the first exhaust processing mode for supplying fuel from the fuel injection valve 11 to the exhaust passage 22a is executed. . As a result, the combustion gas that has been heated to a high temperature is ignited from the bypass passage 31a to the exhaust purification device 25. That is, since the high-temperature combustion gas bypasses the exhaust turbine 24b, which has a flow resistance, the exhaust purification device 25 is efficiently heated without taking heat away by the exhaust turbine 24b.

Ｓ１４のステップに続き、Ｓ１５のステップにてバイパス弁３２の開弁が行われたことを示すフラグのセットが行われ、最初のＳ１１以降のステップが繰り返される。   Subsequent to the step S14, a flag indicating that the bypass valve 32 has been opened is set in the step S15, and the steps after the first S11 are repeated.

先のＳ１３のステップにて現在の車両の運転状態が着火可能領域にない、すなわち排気通路２２ａに供給された燃料をグロープラグ３０にて着火させても失火が起こる雰囲気であると判断した場合には、Ｓ１６のステップに移行する。このＳ１６のステップではＤＰＦ２５ｂが再生処理中であるか否かが判定される。ここでＤＰＦ２５ｂが再生処理中である、すなわち燃料の着火を行うことができないけれども、ＤＰＦ２５ｂが再生処理のために排気浄化装置２５に燃料を供給することが有効であると判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行する。Ｓ１７のステップでは、バイパス弁３２を閉弁状態にすると共にグロープラグ３０を非通電状態のオフに切り替え、燃料噴射弁１１から燃料を排気通路２２ａに供給する第２の排気処理モードが実行される。これにより、排気通路２２ａに供給された燃料が排気タービン２４ｂを通って排気浄化装置２５へと導かれる。この場合、排気タービン２４ｂの撹拌効果によって排気中への燃料の分散が促進される結果、排気浄化装置２５の酸化触媒コンバーター２５ａによる燃料の改質および熱分解が促進される。これにより、この酸化触媒コンバーター２５ａにて燃焼した高温の排気がＤＰＦ２５ｂに導かれ、その再生を効率よく行うことが可能となる。   When it is determined in the previous step S13 that the current driving state of the vehicle is not in the ignitable region, that is, it is an atmosphere in which misfire occurs even if the fuel supplied to the exhaust passage 22a is ignited by the glow plug 30. Shifts to step S16. In step S16, it is determined whether or not the DPF 25b is being regenerated. Here, when the DPF 25b is in the regeneration process, that is, the fuel cannot be ignited, but the DPF 25b determines that it is effective to supply the fuel to the exhaust purification device 25 for the regeneration process, S17 Move on to the step. In step S17, the second exhaust processing mode in which the bypass valve 32 is closed and the glow plug 30 is turned off in the non-energized state to supply fuel from the fuel injection valve 11 to the exhaust passage 22a is executed. . Thus, the fuel supplied to the exhaust passage 22a is guided to the exhaust purification device 25 through the exhaust turbine 24b. In this case, as a result of promoting the dispersion of the fuel into the exhaust gas by the stirring effect of the exhaust turbine 24b, the reforming and thermal decomposition of the fuel by the oxidation catalytic converter 25a of the exhaust purification device 25 are promoted. As a result, the high-temperature exhaust gas combusted by the oxidation catalyst converter 25a is guided to the DPF 25b, and the regeneration thereof can be performed efficiently.

Ｓ１７のステップに続き、Ｓ１８のステップではフラグがセットされているか否かが判定される。ここで、フラグがセットされている、つまりバイパス弁３２が開弁状態から閉弁状態に変更されたと判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行する。このＳ１９のステップでは、第２の排気温度センサー３６によって検出される排気温Ｔ２ｎの変化、つまり前回検出した排気温Ｔ２（ｎ−１）よりも低いか否かが故障判定部１３ｍにて判定される。ここで、排気温Ｔ２ｎが前回検出した排気温Ｔ２（ｎ−１）よりも低い、すなわちグロープラグ３０による燃料の着火を行っていないので排気温Ｔ２ｎの低下が起きていると判断した場合には、バイパス弁３２の開閉動作に異常がないと判断してＳ２０のステップに移行する。このＳ２０のステップでは、フラグのリセットが行われ、再びＳ１１以降のステップが繰り返される。また、先のＳ１８のステップにてフラグがセットされていない、つまりバイパス弁３２が開弁状態から閉弁状態に変更されていないと判断した場合には、再びＳ１１以降のステップが繰り返される。Following step S17, it is determined in step S18 whether a flag is set. If it is determined that the flag is set, that is, the bypass valve 32 has been changed from the open state to the closed state, the process proceeds to step S19. The steps in this S19, the change in exhaust gas temperature T 2n detected by the second exhaust temperature sensor 36, i.e. whether lower than the exhaust gas temperature T 2 (n-1) is at fault determination unit 13m previously detected Determined. Here, it is determined that the exhaust temperature T 2n is lower than the previously detected exhaust temperature T 2 (n−1) , that is, the fuel is not ignited by the glow plug 30 and thus the exhaust temperature T 2n is decreasing. In this case, it is determined that there is no abnormality in the opening / closing operation of the bypass valve 32, and the process proceeds to step S20. In step S20, the flag is reset, and the steps after S11 are repeated again. If it is determined that the flag is not set in the previous step S18, that is, the bypass valve 32 is not changed from the open state to the closed state, the steps after S11 are repeated again.

一方、Ｓ１６のステップにてＤＰＦ２５ｂが再生処理中ではない、すなわち燃料を供給することによって排気浄化装置２５に悪影響を与える可能性があると判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行する。また、Ｓ１１のステップにて排気温Ｔ２ｎが触媒活性温度ＴＬよりも高い、すなわち排気浄化装置２５が活性状態にあるのでこれを加熱する必要がないと判断した場合にもＳ２１のステップに移行する。このＳ２１のステップでは、排気処理装置２６の作動を停止する第３の排気処理モードが実行される。すなわち、バイパス弁３２を閉止し、グロープラグ３０に対する通電をオフに切り替え、燃料供給弁２９からの燃料の供給を停止する。しかる後、先のＳ１８のステップに移行してバイパス弁３２の開弁が行われたことを示すフラグがセットされているか否かが判定される。On the other hand, when it is determined in step S16 that the DPF 25b is not in the regeneration process, that is, there is a possibility that the exhaust purification device 25 may be adversely affected by supplying fuel, the process proceeds to step S21. Further, when it is determined in step S11 that the exhaust gas temperature T 2n is higher than the catalyst activation temperature TL , that is, the exhaust gas purification device 25 is in an active state, it is not necessary to heat it. To do. In step S21, a third exhaust processing mode for stopping the operation of the exhaust processing device 26 is executed. That is, the bypass valve 32 is closed, the power supply to the glow plug 30 is switched off, and the supply of fuel from the fuel supply valve 29 is stopped. Thereafter, the process proceeds to step S18 to determine whether or not a flag indicating that the bypass valve 32 has been opened is set.

先のＳ１９のステップにて排気温Ｔ２ｎが前回検出した排気温Ｔ２（ｎ−１）と同じか、あるいは上昇している、すなわちグロープラグ３０またはバイパス弁３２またはバイパス弁アクチュエーター３３に異常があると判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行する。このＳ２２のステップでは、表示器駆動部１３ｎが警告表示器３８を駆動し、乗員に排気処理装置２６の異常を知らせてその修理を促す故障警告を出力すると共にフラグをリセットし、この排気処理に関する制御を終了する。In the previous step S19, the exhaust gas temperature T 2n is the same as or higher than the previously detected exhaust gas temperature T 2 (n−1) , that is, there is an abnormality in the glow plug 30, the bypass valve 32, or the bypass valve actuator 33. If it is determined that there is, the process proceeds to step S22. In this step of S22, the indicator drive unit 13n drives the warning indicator 38, outputs a failure warning informing the occupant of the abnormality of the exhaust treatment device 26 and prompting its repair, and resets the flag. End control.

上述した実施形態では、第１の排気温Ｔ２ｎと、吸気量Ｑｎと、Ｏ２濃度Ｄｎとに基づいて燃料の着火の可否を判定するようにしたが、エンジン１０の負荷に基づいて着火の可否を判定することも可能である。より具体的には、エンジン１０の負荷が軽負荷以下、例えば車両の減速中またはエンジン１０のアイドリング状態の場合、排気通路２２ａを流れる排気の流速が遅いので着火した燃料が失火する可能性はないと判断することができる。逆に、エンジン１０の負荷がそれ以外の場合、排気通路２２ａを流れる排気の流速が速いために着火した燃料が失火してしまう可能性があると判断することができる。この場合、エンジン１０の負荷検出は、ＥＣＵ１３の運転状態判定部１３ａにて算出することができる。より具体的には、アクセル開度センサー１４によって検出されるアクセルペダル１２の踏み込み量と、クランク角センサー２１からの検出情報に基づいて算出されるエンジン回転数とに基づいてエンジン１０の負荷を算出することができる。つまり、ＥＣＵ１３は本発明における負荷検出手段を含む。In the embodiment described above, whether or not the fuel can be ignited is determined based on the first exhaust temperature T 2n , the intake air amount Q n, and the O 2 concentration D n , but based on the load of the engine 10. It is also possible to determine whether or not ignition is possible. More specifically, when the load of the engine 10 is less than a light load, for example, when the vehicle is decelerating or the engine 10 is idling, the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 22a is slow, so there is no possibility that the ignited fuel will misfire. It can be judged. On the contrary, when the load of the engine 10 is other than that, it can be determined that there is a possibility that the ignited fuel may misfire because the flow velocity of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 22a is high. In this case, the load detection of the engine 10 can be calculated by the operating state determination unit 13a of the ECU 13. More specifically, the load of the engine 10 is calculated based on the depression amount of the accelerator pedal 12 detected by the accelerator opening sensor 14 and the engine speed calculated based on the detection information from the crank angle sensor 21. can do. That is, the ECU 13 includes the load detection means in the present invention.

このような本発明の他の実施形態における制御フローを図５に示すが、先の実施形態と同一機能のステップにはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略する。本実施形態においては、Ｓ１１のステップにて排気温Ｔ２ｎが触媒活性温度ＴＬ以下である、すなわち排気浄化装置２５を加熱してこれを活性化させるか、あるいはその活性状態を維持する必要があると判断した場合には、Ｓ２３のステップに移行する。そして、車両が減速中にあるか否かを判定し、これが減速中である、つまりアクセルペダル１２が踏み込まれておらず、エンジン回転速度が低下していたり、負の加速度が発生していると判断した場合には、Ｓ１４のステップに移行する。この結果、第１の排気処理モードが実行されることになる。また、Ｓ２３のステップにて車両が減速中ではないと判断した場合にはＳ２４のステップに移行してエンジン１０がアイドリング状態にあるか否かを判定する。ここで、エンジン１０がアイドリング状態にある、すなわちアクセルペダル１２が踏み込まれておらず、エンジン回転速度がアイドリング回転域にあると判断した場合には、Ｓ１４のステップに移行して第１の排気処理モードを実行する。Such a control flow in another embodiment of the present invention is shown in FIG. 5, but steps having the same functions as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the present embodiment, the exhaust temperature T 2n is equal to or lower than the catalyst activation temperature TL in the step of S11, that is, it is necessary to heat the exhaust purification device 25 to activate it or to maintain its activated state. If it is determined that there is, the process proceeds to step S23. Then, it is determined whether or not the vehicle is decelerating, and this is decelerating, that is, when the accelerator pedal 12 is not depressed and the engine rotational speed is reduced or negative acceleration is generated. If it is determined, the process proceeds to step S14. As a result, the first exhaust processing mode is executed. If it is determined in step S23 that the vehicle is not decelerating, the process proceeds to step S24 to determine whether or not the engine 10 is in an idling state. Here, when it is determined that the engine 10 is in the idling state, that is, the accelerator pedal 12 is not depressed and the engine speed is in the idling rotation range, the process proceeds to step S14 and the first exhaust processing is performed. Run the mode.

Ｓ２４のステップにてエンジン１０がアイドリング状態にない、すなわちエンジン１０の負荷が軽負荷以下ではないと判断した場合には、Ｓ１６のステップに移行してＤＰＦ２５ｂが再生処理中であるか否かが判定され、後は先の実施形態と同じ手順が行われる。   If it is determined in step S24 that the engine 10 is not in an idling state, that is, the load of the engine 10 is not less than the light load, the process proceeds to step S16 to determine whether or not the DPF 25b is in the regeneration process. Thereafter, the same procedure as in the previous embodiment is performed.

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。   It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get.

１０ エンジン
１０ａ 燃焼室
１１ 燃料噴射弁
１２ アクセルペダル
１３ ＥＣＵ
１３ａ 運転状態判定部
１３ｂ 燃料噴射量設定部
１３ｃ 燃料噴射弁駆動部
１３ｄ スロットル開度設定部
１３ｅ スロットル弁駆動部
１３ｆ ＥＧＲ量設定部
１３ｇ ＥＧＲ弁駆動部
１３ｈ 燃料供給弁駆動部
１３ｉ グロープラグ駆動部
１３ｊ 着火可否判定部
１３ｋ 処理モード選択部
１３ｌ バイパス弁駆動部
１３ｍ 故障判定部
１３ｎ 表示器駆動部
１３ｏ ＤＰＦ再生処理部
１４ アクセル開度センサー
１５ シリンダーヘッド
１５ａ 吸気ポート
１５ｂ 排気ポート
１６ａ 吸気弁
１６ｂ 排気弁
１７ 吸気管
１７ａ 吸気通路
１７ｂ サージタンク
１８ スロットルアクチュエーター
１９ スロットル弁
２０ シリンダーブロック
２０ａ ピストン
２０ｂ 連接棒
２０ｃ クランク軸
２１ クランク角センサー
２２ 排気管
２２ａ 排気通路
２３ ＥＧＲ装置
２４ 排気タービン式過給機
２４ａ コンプレッサー
２４ｂ 排気タービン
２４ｃ インタークーラー
２５ 排気浄化装置
２５ａ 酸化触媒コンバーター
２５ｂ ＤＰＦ
２６ 排気処理装置
２７ ＥＧＲ管
２７ａ ＥＧＲ通路
２８ ＥＧＲ弁
２９ 燃料供給弁
３０ グロープラグ
３１ バイパス管
３１ａ バイパス通路
３２ バイパス弁
３３ バイパス弁アクチュエーター
３４ エアーフローメーター
３５ 第１の排気温センサー
３６ 第２の排気温センサー
３７ Ｏ２センサー
３８ 警告表示器DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 10a Combustion chamber 11 Fuel injection valve 12 Accelerator pedal 13 ECU
13a Operating state determination unit 13b Fuel injection amount setting unit 13c Fuel injection valve driving unit 13d Throttle opening setting unit 13e Throttle valve driving unit 13f EGR amount setting unit 13g EGR valve driving unit 13h Fuel supply valve driving unit 13i Glow plug driving unit 13j Ignition possibility determination unit 13k Processing mode selection unit 13l Bypass valve drive unit 13m Failure determination unit 13n Display drive unit 13o DPF regeneration processing unit 14 Accelerator opening sensor 15 Cylinder head 15a Intake port 15b Exhaust port 16a Intake valve 16b Exhaust valve 17 Intake Pipe 17a Intake passage 17b Surge tank 18 Throttle actuator 19 Throttle valve 20 Cylinder block 20a Piston 20b Connecting rod 20c Crankshaft 21 Crank angle sensor 22 Exhaust pipe 22a Exhaust passage 23 EGR device 24 Exhaust turbine supercharger 24a Compressor 24b Exhaust turbine 24c Intercooler 25 Exhaust purification device 25a Oxidation catalytic converter 25b DPF
26 Exhaust treatment device 27 EGR pipe 27a EGR passage 28 EGR valve 29 Fuel supply valve 30 Glow plug 31 Bypass pipe 31a Bypass passage 32 Bypass valve 33 Bypass valve actuator 34 Air flow meter 35 First exhaust temperature sensor 36 Second exhaust temperature Sensor 37 O 2 sensor 38 Warning indicator

Claims (14)

排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流側の排気通路から分岐すると共に前記排気タービンと排気浄化装置との間に位置する排気通路にて合流する排気のバイパス通路を開閉するためのバイパス弁と、前記バイパス通路と前記排気通路との分岐部分よりも上流側の前記排気通路に燃料を供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁から供給された燃料を前記バイパス通路と前記排気通路との分岐部分よりも上流側の前記排気通路にて着火させるための着火手段とを具える内燃機関が搭載された車両において、前記排気浄化装置へと導かれる排気を処理するための方法であって、
前記バイパス弁を開弁すると共に前記着火手段を作動させ、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給してこれを着火させる第１の排気処理モードと、
前記バイパス弁を閉弁し、前記着火手段を作動させずに燃料を前記燃料供給弁から前記排気通路に供給する第２の排気処理モードと、
前記着火手段によって燃料を着火させた場合にこれが失火するか否かを判定するステップと、
燃料が失火しないと判断した場合に前記第１の排気処理モードを選択し、燃料が失火すると判断した場合に前記第２の排気処理モードを選択するステップと
を具えたことを特徴とする排気処理方法。A bypass valve for opening and closing an exhaust bypass passage that branches from an exhaust passage upstream of an exhaust turbine of an exhaust turbine supercharger and merges in an exhaust passage located between the exhaust turbine and an exhaust purification device A fuel supply valve for supplying fuel to the exhaust passage upstream of a branch portion between the bypass passage and the exhaust passage, and fuel supplied from the fuel supply valve between the bypass passage and the exhaust passage. In a vehicle equipped with an internal combustion engine comprising ignition means for igniting in the exhaust passage upstream of a branching portion, a method for treating exhaust gas led to the exhaust gas purification device,
A first exhaust processing mode for opening the bypass valve and operating the ignition means to supply fuel from the fuel supply valve to the exhaust passage and ignite it;
A second exhaust processing mode for closing the bypass valve and supplying fuel from the fuel supply valve to the exhaust passage without operating the ignition means;
Determining whether or not this misfires when fuel is ignited by the ignition means;
And a step of selecting the first exhaust processing mode when it is determined that the fuel does not misfire, and selecting the second exhaust processing mode when it is determined that the fuel is misfiring. Method. 前記燃料が失火するか否かを判定するステップは、排気温を検出するステップと、前記排気浄化装置に流入する排気の流量を検出するステップと、排気中の酸素濃度を検出するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の排気処理方法。  The step of determining whether or not the fuel misfires includes a step of detecting an exhaust temperature, a step of detecting a flow rate of exhaust flowing into the exhaust purification device, and a step of detecting an oxygen concentration in the exhaust. The exhaust treatment method according to claim 1. 前記バイパス弁を閉弁すると共に前記着火手段を作動させず、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給しない第３の排気処理モードと、
検出された排気温が予め設定した温度を越えている場合に前記第３の排気処理モードを選択するステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項２に記載の排気処理方法。A third exhaust treatment mode in which the bypass valve is closed and the ignition means is not operated, and fuel is not supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage;
The exhaust processing method according to claim 2, further comprising a step of selecting the third exhaust processing mode when the detected exhaust temperature exceeds a preset temperature. 前記燃料が失火するか否かを判定するステップは、車両が減速中または内燃機関がアイドリング状態であるか否かを判定するステップを含み、車両が減速中または内燃機関がアイドリング状態であると判定した場合に燃料が失火せず、車両が減速中でも内燃機関がアイドリング状態でもないと判定した場合に燃料が失火すると判定することを特徴とする請求項１に記載の排気処理方法。  Determining whether the fuel misfires includes determining whether the vehicle is decelerating or the internal combustion engine is idling, and determining that the vehicle is decelerating or the internal combustion engine is idling The exhaust processing method according to claim 1, wherein the fuel is not misfired, and it is determined that the fuel is misfired when it is determined that the vehicle is decelerating and the internal combustion engine is not idling. 前記バイパス弁を閉弁すると共に前記着火手段を作動させず、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給しない第３の排気処理モードと、
排気温を検出するステップと、
検出された排気温が予め設定した温度を越えた場合に前記第３の排気処理モードを選択するステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項４に記載の排気処理方法。A third exhaust treatment mode in which the bypass valve is closed and the ignition means is not operated, and fuel is not supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage;
Detecting the exhaust temperature; and
5. The exhaust processing method according to claim 4, further comprising a step of selecting the third exhaust processing mode when the detected exhaust temperature exceeds a preset temperature. 前記第１の排気処理モードから前記第２または第３の排気処理モードに移行した場合の排気温の変化に基づいて前記バイパス弁の開閉動作の異常の有無を判定するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の排気処理方法。  The method further comprises the step of determining whether there is an abnormality in the opening / closing operation of the bypass valve based on a change in the exhaust temperature when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. 6. The exhaust treatment method according to claim 3, wherein the exhaust treatment method is characterized. 前記バイパス弁の開閉動作の異常の有無を判定するステップは、前記第１の排気処理モードから前記第２または第３の排気処理モードに移行した際に排気温が低下していない場合、前記バイパス弁の開閉動作が異常であると判定することを特徴とする請求項６に記載の排気処理方法。  The step of determining whether there is an abnormality in the opening / closing operation of the bypass valve is performed when the exhaust temperature is not lowered when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. The exhaust processing method according to claim 6, wherein the valve opening / closing operation is determined to be abnormal. 排気タービン式過給機および排気浄化装置が組み込まれ、内燃機関から前記排気浄化装置へと導かれる排気を処理するための装置であって、
前記排気タービン式過給機の排気タービンよりも上流側に位置する排気通路から分岐すると共にこの排気タービンと前記排気浄化装置との間に位置する排気通路にて合流して排気のバイパス通路を画成するバイパス管と、
このバイパス管に取り付けられて前記バイパス通路を開閉するためのバイパス弁と、
このバイパス弁の開閉動作を行うためのアクチュエーターと、
前記排気通路と前記バイパス通路との分岐部分よりも上流側に位置する排気通路に向けて燃料を供給する燃料供給弁と、
この燃料供給弁から前記排気通路に供給された燃料を前記排気通路と前記バイパス通路との分岐部分よりも上流側にて着火させるための着火手段と、
前記アクチュエーターおよび燃料供給弁および着火手段の作動をそれぞれ制御する制御手段とを具え、前記制御手段は、
前記着火手段によって燃料を着火させた場合にその着火の可否を判定する着火可否判定部と、
前記バイパス弁を開弁すると共に前記着火手段を作動させ、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給してこれを着火させる第１の排気処理モードか、または前記バイパス弁を閉弁し、前記着火手段を作動させずに燃料を前記燃料供給弁から前記排気通路に供給する第２の排気処理モードを前記着火可否判定部の判定結果に基づいて選択する処理モード選択部と
を有することを特徴とする排気処理装置。An exhaust turbine supercharger and an exhaust purification device are incorporated, and an apparatus for treating exhaust gas led from an internal combustion engine to the exhaust purification device,
The exhaust turbine type turbocharger branches from an exhaust passage located upstream of the exhaust turbine and joins at an exhaust passage located between the exhaust turbine and the exhaust purification device to define an exhaust bypass passage. A bypass pipe,
A bypass valve attached to the bypass pipe for opening and closing the bypass passage;
An actuator for opening and closing the bypass valve;
A fuel supply valve that supplies fuel toward an exhaust passage located upstream of a branch portion between the exhaust passage and the bypass passage;
Ignition means for igniting the fuel supplied from the fuel supply valve to the exhaust passage upstream of a branch portion between the exhaust passage and the bypass passage;
Control means for controlling the operation of the actuator, fuel supply valve and ignition means, respectively, the control means,
An ignition propriety determination unit that determines whether the ignition is possible when the fuel is ignited by the ignition means;
Opening the bypass valve and operating the ignition means to supply fuel from the fuel supply valve to the exhaust passage and ignite it, or close the bypass valve; A processing mode selection unit that selects a second exhaust processing mode for supplying fuel from the fuel supply valve to the exhaust passage without operating the ignition means based on a determination result of the ignition possibility determination unit. A featured exhaust treatment device. 前記排気通路の温度を検出するための排気温センサーと、
前記排気浄化装置に流入する排気の流量を検出するための排気流量センサーと、
排気中の酸素濃度を検出するＯ２センサーと
をさらに具え、前記制御手段の着火可否判定部は、検出された排気温と排気流量と酸素濃度とに基づいて燃料の着火の可否を判定することを特徴とする請求項８に記載の排気処理装置。An exhaust temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust passage;
An exhaust flow sensor for detecting the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust purification device;
An O 2 sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is further provided, and the ignition possibility determination unit of the control means determines whether or not the fuel can be ignited based on the detected exhaust gas temperature, the exhaust gas flow rate, and the oxygen concentration. The exhaust treatment apparatus according to claim 8. 前記制御手段の処理モード選択部は、前記排気温センサーによって検出された排気温が予め設定した温度を越えている場合に前記バイパス弁を閉弁すると共に前記着火手段を作動させず、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給しない第３の排気処理モードを選択することを特徴とする請求項９に記載の排気処理装置。  The processing mode selection unit of the control means closes the bypass valve and does not operate the ignition means when the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor exceeds a preset temperature, and the fuel supply is not performed. The exhaust processing apparatus according to claim 9, wherein a third exhaust processing mode in which fuel is not supplied from the valve to the exhaust passage is selected. 内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段をさらに具え、前記制御手段の着火可否判定部は、負荷検出手段によって検出される負荷が軽負荷以下の場合に燃料が失火せず、それ以外の場合に燃料が失火すると判定することを特徴とする請求項８に記載の排気処理装置。  Further comprising load detection means for detecting the load of the internal combustion engine, the ignition possibility determination unit of the control means, when the load detected by the load detection means is less than or equal to a light load, the fuel does not misfire, otherwise The exhaust treatment apparatus according to claim 8, wherein it is determined that the fuel is misfired. 前記排気通路の温度を検出するための排気温センサーをさらに具え、
前記制御手段の処理モード選択部は、前記排気温センサーによって検出された排気温が予め設定した温度を越えた場合に前記バイパス弁を閉弁すると共に前記着火手段を作動させず、前記燃料供給弁から前記排気通路に燃料を供給しない第３の排気処理モードを選択することを特徴とする請求項１１に記載の排気処理装置。An exhaust temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust passage;
The processing mode selection unit of the control means closes the bypass valve and does not operate the ignition means when the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor exceeds a preset temperature, and the fuel supply valve The exhaust processing apparatus according to claim 11, wherein a third exhaust processing mode in which fuel is not supplied to the exhaust passage is selected. 前記制御手段は、前記第１の排気処理モードから前記第２または第３の排気処理モードに移行した場合の排気温の変化に基づいて前記バイパス弁の開閉動作の異常の有無を判定する故障判定部をさらに有することを特徴とする請求項１０または請求項１２に記載の排気処理装置。  The control means determines whether there is an abnormality in the opening / closing operation of the bypass valve based on a change in exhaust temperature when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. The exhaust treatment apparatus according to claim 10, further comprising a section. 前記故障判定部は、前記第１の排気処理モードから前記第２または第３の排気処理モードに移行した際に排気温が低下していない場合、前記バイパス弁の開閉動作が異常であると判定することを特徴とする請求項１３に記載の排気処理装置。  The failure determination unit determines that the opening / closing operation of the bypass valve is abnormal when the exhaust temperature has not decreased when the first exhaust processing mode is shifted to the second or third exhaust processing mode. The exhaust treatment apparatus according to claim 13, wherein
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